Kas ir H.264 video kodējums? Kā darbojas H.264 kodeks?

Video tehnoloģijas pēdējo pāris gadu desmitu laikā ir strauji attīstījušās. Agrāk video tika veidoti no lielām fotoattēlu kolekcijām, un to digitālai pārveidošanai tika izmantoti pārmērīgi apjomīgi faili. Taču tagad video kodēšana ir radījusi tehnoloģisku pāreju – šo failu saspiešanu, lai tie aizņemtu mazāk vietas. Ir kļuvis iespējams arī straumēt video internetā gan reāllaikā, gan pēc pieprasījuma.

Viena no populārākajām kodēšanas tehnoloģijām ir H.264 (AVC – Advanced Video Coding), kas ir spējusi atrisināt daudzas kvalitātes problēmas saistībā ar video apraidi. Šodienas emuāra ierakstā uzzināsim, kas ir H.264 video kodēšana, kā tā darbojas un kādas ir tās priekšrocības.

Kas ir H.264/AVC?

H.264 sauc arī par uzlaboto video kodēšanu (AVC) vai MPEG-4 10. daļu. Tā ir video saspiešanas tehnoloģija, ko kopīgi izstrādājusi Starptautiskā telekomunikāciju savienība (kā H.264) un Starptautiskā standartizācijas organizācija/Starptautiskā elektrotehniskā komisija Kustīgo attēlu ekspertu grupa (kā MPEG-4 10. daļa, uzlabotā video kodēšana jeb AVC).

Mūsdienās video straumēšanā visbiežāk tiek izmantots H.264 kodeks. Šis kodeks ir nozares standarts video saspiešanai, kas palīdz veidotājiem ierakstīt, saspiest un izplatīt savus tiešsaistes videoklipus. Tas nodrošina labu video kvalitāti ar zemāku bitu pārraides ātrumu salīdzinājumā ar iepriekšējiem standartiem. Tāpēc to plaši izmanto kabeļtelevīzijas apraidē un Blu-ray diskos.

Kā video kodeks H.264 bieži tiek veidots MPEG-4 konteinera formātā, kas izmanto paplašinājumu .MP4, kā arī QuickTime (.MOV), Flash (.F4V), 3GP mobilajiem tālruņiem (.3GP) un MPEG transporta plūsmu (.ts). Dažreiz H.264 video tiek kodēts ar audio, kas saspiests ar Advanced Audio Coding (AAC) kodeku, kas ir ISO/IEC standarts (MPEG4 3. daļa).

Kā darbojas H.264/AVC?

H.264 video kodētājs veic prognozēšanas, pārveidošanas un kodēšanas procesus, lai izveidotu saspiestu H.264 bitu plūsmu. Tas izmanto blokorientētu standartu ar kustību konkurenci, lai apstrādātu video satura kadrus. Izvade būs makrobloki, kas sastāv no bloku izmēriem līdz pat 16 × 16 pikseļiem.

Tagad H.264 video dekodētājs veic papildinošus procesus, piemēram, dekodēšanu, apgriezto transformāciju un rekonstrukciju, lai izveidotu dekodētu video secību. Tas saņem saspiestu H.264 bitu plūsmu, dekodē katru sintakses elementu un iegūst informāciju, piemēram, kvantizētus transformācijas koeficientus, paredzēšanas informāciju utt. Turklāt šī informācija tiks izmantota, lai apgrieztu kodēšanas procesu un atjaunotu video attēlu secību. H.264 video kodēšanas un dekodēšanas process ir parādīts zemāk.

H.264 priekšrocības

1.Mazāks joslas platuma patēriņš un augstākas izšķirtspējas uzraudzība — tas nodrošina augstas kvalitātes pilnas kustības video pārraidi ar zemākām joslas platuma prasībām un zemāku latentumu nekātradicionālie video standartipiemēram, MPEG-2. H.264 izmanto efektīvu kodeku, kas nodrošina augstas kvalitātes attēlus un izmanto minimālu joslas platumu.

2.Zemāks H.264 bitu pārraides ātrums nekā citiem formātiem — tam ir par 80 % zemāks bitu pārraides ātrums nekā Motion JPEG video. Tiek lēsts, ka bitu pārraides ātruma ietaupījums var būt 50 % vai vairāk salīdzinājumā ar MPEG-2. Piemēram, H.264 var nodrošināt labāku attēla kvalitāti ar tādu pašu saspiestu bitu pārraides ātrumu. Ar zemāku bitu pārraides ātrumu tas nodrošina tādu pašu attēla kvalitāti.

3.Samazināts pieprasījums pēc video glabāšanas — tas samazina digitālā video faila satura lielumu par 50 % un izmanto mazāk vietas video glabāšanai, salīdzinot ar citiem standartiem, kas ir būtiski, lai nodrošinātu ērtu video pārraidi, izmantojot IP.

4.Neticama video kvalitāte — tas nodrošina skaidru, augstas kvalitātes video saturu ar datu pārraides ātrumu ¼, kas ir puse no cita video formāta izmēra.

5.Efektīvāk — tas ir divas reizes efektīvāks, un faila lielums ir 3 reizes mazāks nekā MPEG-2 kodekiem, padarot šo saspiešanas formātu efektīvāku. Šis kodeks nodrošina zemu video satura pārraides joslas platumu.

6.Piemērots lēnas kustības video saturam — tas ir ārkārtīgi efektīvs lēnas kustības video kodekiem, izmantojot megapikseļu kameras.